JP2010190823A - Substrate for microarray and microarray - Google Patents

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Kanehisa Yokoyama
兼久 横山
Kentaro Fujimoto
健太郎 藤本
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate for a microarray having excellent operability, capable of securing reliability and reproducibility in hybridization, and suppressing a used amount of a sample solution and a reagent solution. <P>SOLUTION: This plastic substrate used for manufacturing the microarray for bringing a specimen solution into contact with a specimen capturing part, capturing an organism-related substance which is a detection object, and determining existence thereof is described as follows: the specimen capturing part is a plane; a groove encircling the whole outer periphery of the specimen capturing part is provided; a cover installation range is provided on a prescribed position including the specimen capturing part, the groove, and the outer periphery of the groove; assuming that a height from a groove bottom part of a surface in contact with a cover on the outer periphery of the groove is A, and that a height from the groove bottom part of the specimen capturing part is B, in the cover installation range, a relation B&lt;A is satisfied; and when the cover is installed on the cover installation range, a fixed interval is formed between the specimen capturing part and the cover. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、生化学分野にて用いられる、DNAマイクロアレイ等のマイクロアレイに用いられるマイクロアレイ用基板に関するものである。   The present invention relates to a microarray substrate used in a microarray such as a DNA microarray used in the biochemical field.

ゲノムの解析が進み、遺伝子の発現状況を一度に観る方法として、スライドガラス状基板に高密度にDNA断片を配列点着し、このDNA断片と検体からのDNA断片とをハイブリダイズさせて遺伝子の発現をみるDNAマイクロアレイが用いられるようになった。   As a method of observing the expression status of a gene at a time when genome analysis progresses, DNA fragments are spotted at high density on a glass slide substrate, and this DNA fragment and a DNA fragment from a specimen are hybridized to obtain a gene sequence. DNA microarrays that observe expression have come to be used.

DNAマイクロアレイによる遺伝子の発現をみる操作として、検体となるDNAに蛍光標識を施し、このDNA溶液をDNAマイクロアレイに接触させ、DNAマイクロアレイ上に固定されているDNA鎖とハイブリダイズさせ、蛍光標識されたDNAのハイブリダイズの状況を見ることによって、それぞれの遺伝子の発現状況をみるという操作が行なわれる。この蛍光における測定にて必要なことは、操作における測定誤差を小さくすることである。現在DNAマイクロアレイでの遺伝子の発現状状況の測定での測定結果のばらつきの要因の一つは、ハイブリダイズにおけるばらつきに起因している。ハイブリダイズにおけるばらつきは操作上の不適確によるものが多い。ハイブリダイズ操作において重要なことは、DNAが固定されているエリアに均一に検体となるDNA溶液を接触させることである。そのためには、DNAが固定されているエリアが明確に判る必要がある。そのため、従来からDNAマイクロアレイには、基板上のDNA固定エリアの判別がし易いように、基板上に枠が印刷されているものが多数市販されている。   As an operation for observing gene expression by a DNA microarray, a fluorescent label is applied to a sample DNA, this DNA solution is brought into contact with the DNA microarray, hybridized with a DNA strand fixed on the DNA microarray, and fluorescently labeled. By observing the state of DNA hybridization, an operation of checking the expression state of each gene is performed. What is necessary for the measurement in this fluorescence is to reduce the measurement error in the operation. Currently, one of the causes of variation in the measurement results in the measurement of gene expression in a DNA microarray is due to variation in hybridization. Variations in hybridization are often due to operational inaccuracies. What is important in the hybridizing operation is to bring a DNA solution to be a specimen uniformly into contact with an area where DNA is fixed. For this purpose, it is necessary to clearly know the area where the DNA is fixed. Therefore, many DNA microarrays having a frame printed on the substrate are commercially available so that the DNA fixing area on the substrate can be easily identified.

ハイブリダイズにおけるばらつきの大きな要因は、検体となるDNA溶液の、不均一さに起因する。不均一さとは、検体となるDNA溶液の厚みの不均一性であり、濃度の不均一性である。DNAマイクロアレイでのハイブリダイズ操作は、DNAが固定されているエリア内に検体となるDNA溶液を滴下しその上にカバーガラスを覆うことにより、DNAが固定されているエリア全体に検体となるDNA溶液を行き渡らせる。この際DNA溶液の厚みに偏りが生じ、DNAのハイブリダイズ反応量がDNAエリア内で偏ることとなる。このようなDNA溶液の厚みを均一化するために、カバーガラスに下駄の歯のように突起部を設け、DNAマイクロアレイのDNA固定化表面との間隙を一定にする、ハイブリダイゼーション用カバーガラスが市販されている。しかし、このようなカバーガラスを用いた場合でも、操作中にカバーガラスがずれてしまうという不都合が生じる。
また、このようなカバーガラスはカバーガラスに下駄の歯状にガラスを貼りあわせて作製される。ガラスは割れ易く薄いカバーガラスにガラスを貼りあわせる作業は大変な手間である。
A major factor of variation in hybridization is due to non-uniformity of the DNA solution serving as a specimen. The non-uniformity is the non-uniformity of the thickness of the DNA solution serving as a specimen, and the non-uniformity of concentration. The hybridization operation in the DNA microarray is performed by dropping a DNA solution serving as a specimen into an area where DNA is immobilized and covering the cover glass thereon to form a DNA solution serving as a specimen over the entire area where DNA is immobilized. To spread. At this time, the thickness of the DNA solution is biased, and the amount of DNA hybridization reaction is biased in the DNA area. In order to make the thickness of such a DNA solution uniform, a cover glass for hybridization is commercially available in which a protrusion is provided on the cover glass like a clog tooth and the gap between the DNA microarray and the DNA-immobilized surface is constant. Has been. However, even when such a cover glass is used, there arises a disadvantage that the cover glass is displaced during the operation.
Moreover, such a cover glass is produced by bonding glass to a cover glass in the shape of a clog tooth. Glass is easy to break, and the work of attaching glass to a thin cover glass is a laborious work.

上記のようなカバーガラス法での不都合を解決する方法として、特許文献1には、基板本体とカバーの両方に突起部を設けることにより、検体捕獲部表面とカバーの間に一定の間隙を確保する方法が開示されている。この方法では操作中のカバーガラスのずれが防止できかつ、捕獲反応時の溶液の厚みを均一にし、検体捕獲部内での捕獲反応および捕獲反応後の検出のための反応時の均一化を図る上で効果がある。
しかし、この方法では基板本体とカバーガラスの両方に突起を設ける必要があり、基板側での突起は、スキャナーでの検出の際、スキャナーによっては、基板に設けられた突起が邪魔になり、検出が出来ないという不都合が出てくる可能性がある。また、特許文献1に記載されている方法では、基板専用のカバーが必要になり、カバーの作製又はカバーの調達におけるコストが嵩むこととなる。
As a method for solving the disadvantages of the cover glass method as described above, Patent Document 1 discloses that a fixed gap is secured between the surface of the specimen capturing unit and the cover by providing protrusions on both the substrate body and the cover. A method is disclosed. In this method, the cover glass can be prevented from shifting during operation, and the thickness of the solution during the capture reaction is made uniform, so that the capture reaction in the specimen capture unit and the reaction for detection after the capture reaction are made uniform. It is effective.
However, in this method, it is necessary to provide protrusions on both the substrate body and the cover glass, and the protrusions on the substrate side may interfere with the protrusions provided on the substrate when detected by the scanner. There is a possibility that inconvenience that it is not possible to come out. Further, the method described in Patent Document 1 requires a dedicated cover for the substrate, which increases the cost for manufacturing the cover or procuring the cover.

また、近年大規模なマイクロアレイによる解析が進み、検出対象の遺伝子を絞りこんだDNAマイクロアレイが、臨床検査をはじめとする検査用マイクロアレイとして実用化されはじめてきている。検査用マイクロアレイにおいては、検査コスト削減が必要なことから、使用サンプル液の削減、使用検査試薬液を削減することが必要であり、検体捕獲部に限定的に、必要最小限の試薬を供給でき、さらに操作性の簡便なマイクロアレイが所望される。   In recent years, analysis using large-scale microarrays has progressed, and DNA microarrays in which genes to be detected have been narrowed down have begun to be put into practical use as test microarrays including clinical tests. Since testing microarrays require a reduction in testing costs, it is necessary to reduce the amount of sample solution used and the amount of test reagent solution used. Furthermore, a microarray with a simpler operability is desired.

特開2004−177345号公報JP 2004-177345 A

本発明の目的は、従来のガラス製マイクロアレイ用基板でみられる、ハイブリダイゼーションにおけるDNA溶液の厚みの不均一を解消し、ハイブリダイゼーションにおける信頼性と再現性を確保するとともに、サンプル溶液および試薬溶液の使用量を抑制し、かつ操作性にすぐれた検査用マイクロアレイにも適用できるDNAマイクロアレイをはじめとする、各種マイクロアレイ用基板を提供することにある。   The object of the present invention is to eliminate the non-uniformity of the DNA solution thickness in hybridization, which is found in conventional glass microarray substrates, to ensure reliability and reproducibility in hybridization, and to An object of the present invention is to provide various microarray substrates, including DNA microarrays that can be applied to microarrays for inspection that suppress the amount used and have excellent operability.

本発明者らは、鋭意検討の結果、マイクロアレイにおける検体捕獲部の周囲に溝を設け、さらに、カバーで覆った際に検体捕獲部に一定間隙を確保する構造によって、検体捕獲部に限定的にサンプル溶液および各種検出用試薬溶液を貯留させることができ、かつ検体捕獲部内の反応が均一かつ操作性が簡便であることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、以下の通りである。
(1)生物由来物を捕獲する物質を基板表面の所定範囲に点着固定した検体捕獲部を形成し、検体捕獲部に検体となる溶液を接触させ、検出目的とする生物由来物を捕獲してその有無を判定するマイクロアレイの作製に用いるプラスチック製の基板であって、検体捕獲部(1)は平面であり、検体捕獲部(1)の外周全体をとりまく溝(2)を有し、検体捕獲部(1)、溝(2)、及び溝の外周を含む所定位置にカバー設置範囲(3)を有し、カバー設置範囲(3)において、溝(2)の外周でカバーと接触する面(4)の溝底部(5)からの高さをA、検体捕獲部(1)の溝底部(5)からの高さをBとした場合、B<Aであり、カバー設置範囲にカバーを設置した場合に検体捕獲部とカバーとの間に一定の間隙を形成することを特徴とするマイクロアレイ用プラスチック基板。
(2)C=A−Bとした場合、C≦B<Aである(1)記載のマイクロアレイ用プラスチック基板。
(3)Cが10〜200μm、かつB/Cが2〜10である(1)又は(2)記載のマイクロアレイ用プラスチック基板。
(4)カバー設置範囲(3)が、基板表面より一段低くすることにより設置され、カバーがその中に納まる(1)〜(3)いずれか記載のマイクロアレイ用プラスチック基板、
(5)(1)〜(4)いずれか記載のマイクロアレイ用プラスチック基板の検体捕獲部に、生体由来物又は生体由来物と親和性を有する化合物を固定化していることを特徴とするマイクロアレイ。
As a result of intensive studies, the inventors have provided a groove around the sample capturing unit in the microarray, and further limited to the sample capturing unit by a structure that secures a constant gap in the sample capturing unit when covered with a cover. It has been found that the sample solution and various detection reagent solutions can be stored, the reaction in the specimen capturing part is uniform and the operability is simple, and the present invention has been completed.
That is, the present invention is as follows.
(1) Forming a specimen capturing part in which a substance that captures biological substances is spot-fixed within a predetermined range of the substrate surface, bringing the specimen capturing part into contact with the specimen capturing part, and capturing the biological substances to be detected A specimen substrate (1) having a flat surface and a groove (2) surrounding the entire outer periphery of the specimen capture section (1), A surface having a cover installation range (3) at a predetermined position including the capture part (1), the groove (2), and the outer periphery of the groove, and in contact with the cover at the outer periphery of the groove (2) in the cover installation range (3) When the height from the groove bottom (5) of (4) is A and the height from the groove bottom (5) of the sample capturing part (1) is B, B <A, and the cover is placed in the cover installation range. It is characterized in that a fixed gap is formed between the specimen capturing part and the cover when installed. Microarray plastic substrate.
(2) The plastic substrate for a microarray according to (1), wherein C ≦ B <A when C = A−B.
(3) The plastic substrate for microarray according to (1) or (2), wherein C is 10 to 200 μm and B / C is 2 to 10.
(4) The plastic substrate for microarray as set forth in any one of (1) to (3), wherein the cover installation range (3) is set by being one step lower than the substrate surface, and the cover is placed therein.
(5) A microarray in which a biological substance or a compound having an affinity for a biological substance is immobilized on the specimen capturing portion of the plastic substrate for microarray according to any one of (1) to (4).

本発明によるマイクロアレイ用プラスチック基板により、検査試薬の削減と操作性を向上させたマイクロアレイの供給が可能となり、臨床検査をはじめとする検査用途に適用できる。   The plastic substrate for microarray according to the present invention makes it possible to supply microarrays with reduced test reagents and improved operability, and can be applied to testing applications including clinical tests.

本発明のマイクロアレイ用プラスチック基板の第一の実施形態の概略平面図である。It is a schematic plan view of 1st embodiment of the plastic substrate for microarrays of this invention. 図1のX−X’線切断部の端面の拡大模式図である。FIG. 2 is an enlarged schematic view of an end surface of the X-X ′ line cutting part of FIG. 1. 図1の基板にカバーを被せた際のX−X’ 線切断部の端面の拡大模式図である。FIG. 2 is an enlarged schematic view of an end surface of an X-X ′ line cutting part when a cover is put on the substrate of FIG. 1. 本発明のマイクロアレイ用プラスチック基板の第二の実施形態の概略平面図である。It is a schematic plan view of 2nd embodiment of the plastic substrate for microarrays of this invention. 図4のY−Y’ 線切断部の端面の拡大模式図である。FIG. 5 is an enlarged schematic view of an end surface of a Y-Y ′ line cutting part in FIG. 4. 図4の基板にカバーを被せた際のY−Y’ 線切断部の端面の拡大模式図である。FIG. 5 is an enlarged schematic view of an end surface of a Y-Y ′ line cutting portion when a cover is placed on the substrate of FIG. 4. 本発明のマイクロアレイ用プラスチック基板の第三の実施形態の概略平面図である。It is a schematic plan view of 3rd embodiment of the plastic substrate for microarrays of this invention. 図7のZ−Z’ 線切断部の端面の拡大模式図である。It is an enlarged schematic diagram of the end surface of the Z-Z 'line | wire cutting part of FIG.

以下、本発明について詳細に説明する。
まず、本発明のマイクロアレイ用プラスチック基板に使用するプラスチックの材質であるが、DNAマイクロアレイをはじめとして、検体の検出方法には蛍光を用いることが主流となっているため、検出に蛍光を用いる場合には、自己蛍光を発しないものが好ましい。
また、DNAマイクロアレイによっては、操作過程で沸騰水中に浸漬するなどの加熱操作が必要なものもある。自己蛍光がなく耐熱性を有する樹脂としては、環状ポリオレフィンやETFEなどのフッ素樹脂が挙げられる。
また、近年はマイクロアレイにおいては、蛍光を用いず可視化で検出するタイプもあり、また、操作工程において高熱での加熱を必要としない検出方法もあり、そのような場合は、汎用性樹脂を用いることができる。汎用性樹脂としては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、アクリル樹脂などが挙げられる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
First, the plastic material used for the plastic substrate for microarrays of the present invention is mainly used for the detection method of specimens such as DNA microarrays. Therefore, when fluorescence is used for detection. Preferably does not emit autofluorescence.
Some DNA microarrays require a heating operation such as immersion in boiling water during the operation process. Examples of the resin having no autofluorescence and having heat resistance include fluororesins such as cyclic polyolefin and ETFE.
In recent years, microarrays have a type of detection that does not require fluorescence, and there are detection methods that do not require high-temperature heating in the operation process. In such cases, use a general-purpose resin. Can do. Examples of the versatile resin include polystyrene, polycarbonate, polypropylene, and acrylic resin.

次に、本発明のマイクロアレイ用プラスチック基板の全体の形状について記載する。基板の全体の形状としては、現在マイクロアレイ用スキャナーに適合する形として、スライドガラスと同じ形状が好適である。最大厚みは、0.8〜1.2mmが好ましく、1mm程度が好適である。厚みが上限値を超えたり、下限値未満ではマイクロアレイ用スキャナーでの読み取りが困難となる場合がある。   Next, the overall shape of the microarray plastic substrate of the present invention will be described. As the overall shape of the substrate, the same shape as that of the slide glass is suitable as a shape suitable for the present microarray scanner. The maximum thickness is preferably 0.8 to 1.2 mm, and preferably about 1 mm. If the thickness exceeds the upper limit value or is less than the lower limit value, reading with a microarray scanner may be difficult.

次に、図によりさらに詳細な説明を行う。
図1は本発明のマイクロアレイ用プラスチック基板の第一の実施形態の構造を示す平面概略図である。図2は、図1のX−X’線切断部の端面の拡大模式図であり、図3は図1においてカバーで覆った際のX−X’線切断部の端面の拡大模式図である。
マイクロアレイ用プラスチック基板には、DNAや抗体などを固定する部位となる検体捕獲部(1)を有する。この検体捕獲部には検査対象となるサンプル溶液や検出用試薬が供給される部位となる。この検体捕獲部は平面であることが必要であり、基板表面と平行な面であることが好適である。面積や形状は特に制限はないが、DNAや抗体などの捕獲部物のスポット数や、スポットの大きさにより適宜設定される。ただし、後に被せるカバーに収まる必要がある。
検体捕獲部の外周全体には検体捕獲部から一段下がった溝(2)が検体捕獲部を完全に取り囲んだ形状で導入される。溝の幅は0.5mm〜3mmが好適である。さらに検体捕獲部、溝、及び溝の外周を含んだ範囲にカバー設置範囲(3)を設定する。カバー設置範囲内の溝の外側の部分はカバーと接触する面(4)となり、カバーと接触する面(4)の溝底部(5)からの高さAが検体捕獲部(1)の溝底部(5)からの高さBより大きくすることにより、図3のようにカバーと検体捕獲部との間に間隙(7)を形成することとなる。
この間隙(7)の大きさ(C=A−B)を適度に設定することにより、毛管現象により、検体捕獲部に供給されたサンプル液や試薬等の溶液は、優先的に検体捕獲部にとどまることになる。検体捕獲部への溶液供給量を定めておけば、確実に検体捕獲部のみに一様に溶液を行き渡すことが出来る。
間隙(7)の大きさCは10〜200μmが好適であり、下限値未満ではカバーの剛性やカバーの厚みの精度により、均一な溶液層の厚みの確保が困難になる。上限値を超えると必要な検体捕獲部全体へ供給するのに必要な溶液量が多くなり、必要以上のサンプル溶液と検出反応時の試薬量が必要となる。
また、溝の深さの確保も必要であり、溝の深さが浅いと、検体捕獲部に供給された溶液が溝の内に流入する、さらには溝を越えてカバーと接触する部位に達することとなり、所定の溶液量を検体捕獲部に供給しているにもかかわらず、検体捕獲部全体に溶液が伸展しないこととなる。検体捕獲部(1)の溝底部(5)からの高さBは、間隙(7)の大きさC以上であることが好ましい。更にBはCの2倍以上であることが好ましく、また基板の厚みと強度を考慮すると10倍以内に留めることが好ましい。
Next, a more detailed description will be given with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic plan view showing the structure of the first embodiment of the plastic substrate for microarray of the present invention. 2 is an enlarged schematic view of the end surface of the XX ′ line cutting portion of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged schematic view of the end surface of the XX ′ line cutting portion when covered with a cover in FIG. .
The plastic substrate for microarray has a specimen capturing part (1) that serves as a site for immobilizing DNA or antibodies. This specimen capturing part is a part to which a sample solution or a detection reagent to be examined is supplied. The specimen capturing unit needs to be a plane, and is preferably a plane parallel to the substrate surface. The area and shape are not particularly limited, but are appropriately set depending on the number of spots of the capturing part such as DNA and antibody and the size of the spot. However, it needs to fit in a cover to be placed later.
A groove (2) that is one step down from the sample capturing part is introduced into the entire outer periphery of the sample capturing part in a shape that completely surrounds the sample capturing part. The width of the groove is preferably 0.5 mm to 3 mm. Further, the cover installation range (3) is set in a range including the specimen capturing part, the groove, and the outer periphery of the groove. The outer portion of the groove within the cover installation range is a surface (4) that comes into contact with the cover, and the height A from the groove bottom (5) of the surface (4) that comes into contact with the cover is the groove bottom of the sample capturing section (1). By making it larger than the height B from (5), a gap (7) is formed between the cover and the specimen capturing part as shown in FIG.
By appropriately setting the size of the gap (7) (C = A−B), the solution such as the sample liquid or the reagent supplied to the specimen capturing section is preferentially passed to the specimen capturing section by capillary action. Will stay. If the amount of solution supplied to the specimen capturing unit is determined, the solution can be reliably distributed only to the specimen capturing unit.
The size C of the gap (7) is preferably 10 to 200 μm, and if it is less than the lower limit, it is difficult to ensure a uniform solution layer thickness due to the rigidity of the cover and the accuracy of the cover thickness. When the upper limit is exceeded, the amount of solution required to supply the entire required specimen capturing unit increases, and an unnecessarily large sample solution and reagent amount during the detection reaction are required.
In addition, it is necessary to secure the depth of the groove. If the depth of the groove is shallow, the solution supplied to the specimen capturing part flows into the groove, and further reaches the portion that contacts the cover beyond the groove. In other words, the solution does not extend to the entire specimen capturing section even though a predetermined amount of solution is supplied to the specimen capturing section. The height B from the groove bottom (5) of the specimen capturing part (1) is preferably not less than the size C of the gap (7). Further, B is preferably at least twice as large as C, and is preferably within 10 times considering the thickness and strength of the substrate.

図4は、本発明のマイクロアレイ用プラスチック基板の第二の実施形態の構造を示す概略平面図である。図5は、図4のY−Y’線切断部の端面の拡大模式図であり、図6は図4においてカバーで覆った際のY−Y’線切断部の端面の拡大模式図である。
図4の基板は、カバー設置範囲(3)が、基板表面より一段低くなっており、カバーがその中に納まる構造となっている。この構造により、カバーを被せた際のカバーの固定をより確実にすることができ、カバーのズレを防止することが出来る。
FIG. 4 is a schematic plan view showing the structure of the second embodiment of the plastic substrate for microarray of the present invention. 5 is an enlarged schematic view of the end surface of the YY ′ line cutting portion of FIG. 4, and FIG. 6 is an enlarged schematic view of the end surface of the YY ′ line cutting portion when covered with a cover in FIG. 4. .
The substrate shown in FIG. 4 has a structure in which the cover installation range (3) is one step lower than the substrate surface, and the cover is accommodated therein. With this structure, the cover can be more securely fixed when the cover is put on, and the cover can be prevented from being displaced.

図7は、本発明のマイクロアレイ用プラスチック基板の第三の実施形態の構造を示す概略平面図である。図8は、図7のZ−Z’線切断部の端面の拡大模式図である。
図7のマイクロアレイ用プラスチック基板は、図4のマイクロアレイ用プラスチック基板にピンセット挿入部(8)と通気溝(9)を導入したものである。
FIG. 7 is a schematic plan view showing the structure of the third embodiment of the plastic substrate for microarray of the present invention. FIG. 8 is an enlarged schematic view of the end surface of the ZZ ′ line cutting part of FIG. 7.
The plastic substrate for microarray of FIG. 7 is obtained by introducing tweezer insertion portions (8) and ventilation grooves (9) into the plastic substrate for microarray of FIG.

検体捕獲部には、DNA鎖や抗体等の検体捕獲物を固定化するための表面処理が施される。固定化の表面処理の例としては、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、アルデヒド基等と反応する官能基を有するポリマーをコートしたり、基板表面にアミノ基、カルボキシル基、チオール基、アルデヒド基等と反応する官能基を導入したりする方法などが挙げられる。   The sample capturing unit is subjected to a surface treatment for immobilizing a sample capture such as a DNA chain or an antibody. Examples of surface treatments for immobilization include coating polymers with functional groups that react with amino groups, carboxyl groups, thiol groups, aldehyde groups, etc., and amino groups, carboxyl groups, thiol groups, aldehyde groups, etc. on the substrate surface. And a method of introducing a functional group that reacts with the.

検体捕獲部は親水化処理がなされていることが好ましく、検体捕獲部のみに限定的に親水性を有していることが好ましく、親水性を有することにより、溶液を供給しカバーを被せた際の検体捕獲部での溶液の伸展が迅速に行え、かつ溶液量の均一化への効果が大きい。検体捕獲部の親水化の度合いは、水による接触角で70°以下が好適である。親水化処理としては、コロナ放電処理や低温プラズマ処理などの表面酸化処理が挙げられる。親水化処理を検体捕獲部に限定し、かつ検体捕獲物を固定化する官能基を導入する方法としては、親水基および官能基を有するポリマーをコートする方法がある。上記のようなポリマーとして、ポリエチレングリコールやMPC(メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン)等の親水性基を有する化合物と活性エステル基を有する共重合ポリマーなどが挙げられる。これらのポリマーは、DNAやタンパク質などの生体由来物の非特異的な吸着が少なく、検体捕獲部のコートに用いるポリマーとして好適である。   The specimen capturing part is preferably hydrophilized, and preferably has hydrophilicity only in the specimen capturing part. When having a hydrophilicity, the solution is supplied and the cover is covered. The sample can be rapidly extended at the specimen capturing part, and the effect of making the amount of solution uniform is great. The degree of hydrophilicity of the specimen capturing part is preferably 70 ° or less in terms of contact angle with water. Examples of the hydrophilic treatment include surface oxidation treatment such as corona discharge treatment and low-temperature plasma treatment. As a method for limiting the hydrophilic treatment to the sample capturing part and introducing a functional group for immobilizing the sample captured substance, there is a method of coating a polymer having a hydrophilic group and a functional group. Examples of the polymer include a compound having a hydrophilic group such as polyethylene glycol and MPC (methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) and a copolymer having an active ester group. These polymers have less non-specific adsorption of biological substances such as DNA and proteins, and are suitable as polymers used for coating the specimen capturing part.

検体捕獲部へ、生体由来物や、生体由来物と親和性のある化合物を固定化することによりマイクロアレイが作製できる。生体由来物としては、DNA、RNAなどの核酸鎖、タンパク質、ペプチド、糖鎖、抗体、酵素、細胞などが挙げられる。生体由来物と親和性のある化合物として、核酸鎖、タンパク質、ペプチド、糖鎖、抗体、酵素、細胞等と親和性のある化合物であり、生体からの抽出物、合成物のいずれかより選択される。これらの生体由来物や生体由来物と親和性のある化合物の固定にあたっては、マイクロアレイヤー等により、固定化対象物を点着する。   A microarray can be produced by immobilizing a biological substance or a compound having an affinity for the biological substance on the specimen capturing part. Examples of biological substances include nucleic acid chains such as DNA and RNA, proteins, peptides, sugar chains, antibodies, enzymes, cells, and the like. A compound having an affinity for a biological material is a compound having an affinity for a nucleic acid chain, a protein, a peptide, a sugar chain, an antibody, an enzyme, a cell, etc., and is selected from an extract from a living body or a synthetic product. The In immobilizing these biological substances or compounds having affinity with biological substances, the immobilization target is spotted by a microarrayer or the like.

《実施例1》
図7に示す基板をデザインとし、射出成形用金型を作製し、ポリスチレン樹脂により射出成形により基板の成形品を得た。基板全体の大きさは、縦25mm、横75mm、厚さ1mmのスライドガラス形状であり、検体捕獲部(1)は平面であり、鏡面とし、大きさは縦10mm、横14mmである。検体捕獲部外周全体をとりまく溝(2)の幅は2.5mm〜3mm、カバーと接触する面(4)の溝底部(5)からの高さAは300μmであり検体捕獲部の溝底部(5)からの高さBは200μmで、カバーで覆うことにより検体捕獲部に形成される間隙Cは100μmであった。次に、検体捕獲部(1)へ、DNA鎖固定のための表面処理を行った。2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン‐ブチルメタクリレート‐p‐ニトロフェニルオキシカルボニルポリエチレングリコールメタクリレート共重合体(poly(MPC-co-BMA-coNPMA)(PMBN)溶液を調製し、本溶液を検体捕獲部にコートすることによりDNA鎖固定化のための処理を行った。
Example 1
The substrate shown in FIG. 7 was used as a design, an injection mold was prepared, and a molded product of the substrate was obtained by injection molding with polystyrene resin. The overall size of the substrate is a slide glass shape with a length of 25 mm, a width of 75 mm, and a thickness of 1 mm. The specimen capturing part (1) is a flat surface and a mirror surface, and the size is 10 mm long and 14 mm wide. The width of the groove (2) surrounding the entire outer periphery of the sample capturing part is 2.5 mm to 3 mm, the height A from the groove bottom part (5) of the surface (4) in contact with the cover is 300 μm, and the groove bottom part of the sample capturing part ( The height B from 5) was 200 μm, and the gap C formed in the specimen capturing part by covering with a cover was 100 μm. Next, surface treatment for DNA strand fixation was performed on the specimen capturing part (1). 2-Methacryloyloxyethyl phosphorylcholine-butyl methacrylate-p-nitrophenyloxycarbonylpolyethylene glycol methacrylate copolymer (poly (MPC-co-BMA-coNPMA) (PMBN) solution is prepared, and this sample is coated on the sample trap. Thus, a treatment for DNA strand immobilization was performed.

《比較例1》
ポリスチレン樹脂により射出成形により基板の成形品を得た。基板全体の大きさは縦25mm、横75mm、厚さ1mmのスライドガラス形状であり、基板表面全体は一面で形成されているものである。基板表面にDNA鎖固定のための表面処理を行った。2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン‐ブチルメタクリレート‐p‐ニトロフェニルオキシカルボニルポリエチレングリコールメタクリレート共重合体(poly(MPC-co-BMA-coNPMA)(PMBN)溶液を調製し、本溶液を検体捕獲部にコートすることによりDNA鎖固定化のための処理を行った。
<< Comparative Example 1 >>
A molded article of the substrate was obtained by injection molding with polystyrene resin. The entire size of the substrate is a slide glass shape with a length of 25 mm, a width of 75 mm, and a thickness of 1 mm, and the entire surface of the substrate is formed as a single surface. A surface treatment for DNA strand fixation was performed on the substrate surface. 2-Methacryloyloxyethyl phosphorylcholine-butyl methacrylate-p-nitrophenyloxycarbonylpolyethylene glycol methacrylate copolymer (poly (MPC-co-BMA-coNPMA) (PMBN) solution is prepared, and this sample is coated on the sample trap. Thus, a treatment for DNA strand immobilization was performed.

(基板の性能評価用マイクロアレイの作製)
上記で作製したマイクロアレイ用プラスチック基板にDNAプローブを固定した。末端に5‘末端がアミノ基で修飾された、配列TGTAAACTCCCGGATTGCGCTCCCT(配列番号1)のDNAプローブ(25塩基)を0.25M炭酸バッファ(pH9.0)を用いて溶解し、10μMのDNAプローブ溶液を調製した。この溶液をピン方式スポッター(日立ソフトウェアエンジニアリング製MarksI)を用いて、500μm径のクロスカットピンで、それぞれの基板にスポットした。DNAプローブをスポットした後、アレイヤーによりピン方式でスポットし固定化した。実施例1のマイクロアレイ用プラスチック基板では、検体捕獲部(1)全体に30スポット固定化をおこない、一方の比較例1のマイクロアレイ用プラスチック基板では、基板の中央のたて10mm、横14mmの範囲に合計30点のスポット固定化を行った。DNAプローブの固定化の後、ブロッキング処理を行い、以下評価実験に供した。
(Production of microarray for performance evaluation of substrates)
A DNA probe was immobilized on the plastic substrate for microarray prepared above. Dissolve the DNA probe (25 bases) of the sequence TGTAAACTCCCGGATTGCCGCTCCCT (SEQ ID NO: 1), which is modified with an amino group at the 5 ′ end, using 0.25 M carbonate buffer (pH 9.0), and add a 10 μM DNA probe solution. Prepared. This solution was spotted on each substrate with a cross-cut pin having a diameter of 500 μm using a pin type spotter (Marks I manufactured by Hitachi Software Engineering). After spotting the DNA probe, the DNA probe was spotted and immobilized by an arrayer. In the plastic substrate for microarray of Example 1, 30 spots were fixed to the whole specimen capturing part (1), and in the plastic substrate for microarray of Comparative Example 1, the length of the center of the substrate was 10 mm and the width was 14 mm. A total of 30 spots were fixed. After immobilization of the DNA probe, a blocking treatment was performed and used for the evaluation experiment below.

(溶液量の比較評価)
上記性能評価用に作製したマイクロアレイを用いて、5‘末端にビオチンが導入された、配列AAGGCGGGAGGGAGCGCAATCCGGGAGTTTACAAA(配列番号2)の上記DNAプローブに相補配列を有する35塩基のDNA断片溶液を調製し、上記にて作製した各マイクロアレイのDNAプローブ固定化した検体捕獲部にDNA断片溶液を滴下し、ポリスチレン製のカバー(寸法:縦21mm、横30mm、厚さ0.7mm)を被せ、DNAプローブスポット部全体に溶液がいきわたらせた。その際に安定して溶液をいきわたらせるのに必要な溶液量は、実施例1のマイクロアレイ用プラスチック基板により作製したマイクロアレイでは22μlであったのに対し、比較例1のマイクロアレイ用プラスチック基板により作製したマイクロアレイでは、70μlであった。
(Comparison evaluation of solution volume)
Using the microarray prepared for the performance evaluation, a 35-base DNA fragment solution having a sequence complementary to the DNA probe of the sequence AAGGCGGGAGGGAGCCGCAATCCGGGAGTTTAAAA (SEQ ID NO: 2) having biotin introduced at the 5 ′ end was prepared as described above. The DNA fragment solution is dropped onto the sample capturing part of each microarray that has been immobilized on the DNA probe and covered with a polystyrene cover (dimensions: 21 mm long, 30 mm wide, 0.7 mm thick), and the entire DNA probe spot is covered. The solution was allowed to flow. In this case, the amount of the solution necessary for the solution to be distributed stably was 22 μl for the microarray produced by the plastic substrate for microarray of Example 1, whereas it was produced by the plastic substrate for microarray of Comparative Example 1. In the microarray, the volume was 70 μl.

(シグナルのバラつきの評価)
上記にてハイブリダイゼーションを行った後、アルカリホスファターゼ標識したアビジン溶液をDNAプローブスポット部に供給し、上記と同様にポリスチレン製のカバーを被せてアビジン溶液をいきわたらせ放置した後、カバーを外し、洗浄用緩衝液で洗浄したのち、乾燥させた。次にBCIP/NBT溶液を供給し、上記と同様にポリスチレン製カバーで覆い放置し、発色反応を行い、各DNAプローブスポットにおける発色度合いを画像処理により数値化し、発色度合いのバラつきを比較した。実施例1のマイクロアレイ用プラスチック基板では、バラつきを示すCV値は8%〜12%であったが、比較例1のマイクロアレイ用プラスチック基板では、CV値は15%〜22%であった。
(Evaluation of signal variation)
After performing hybridization as described above, the alkaline phosphatase-labeled avidin solution is supplied to the DNA probe spot, covered with a polystyrene cover in the same manner as described above, and the avidin solution is allowed to stand, and then the cover is removed and washed. After washing with the preparation buffer, it was dried. Next, a BCIP / NBT solution was supplied, covered with a polystyrene cover in the same manner as described above, a color development reaction was performed, the color development degree at each DNA probe spot was quantified by image processing, and the variations in the color development degree were compared. In the plastic substrate for microarray of Example 1, the CV value indicating variation was 8% to 12%, but in the plastic substrate for microarray of Comparative Example 1, the CV value was 15% to 22%.

本発明のマイクロアレイ用プラスチック基板を用いて作製されたマイクロアレイは、サンプル溶液および検出用試薬の使用量を抑制および検出バラつきを抑制することが可能であり、かつ操作性も良好である。これを臨床検査をはじめとする各種検査用マイクロアレイに展開することにより、高い信頼性の確保と低コストを実現したマイクロアレイによる検査の実現を図ることが出来る。   The microarray produced using the plastic substrate for microarrays of the present invention can suppress the amount of sample solution and detection reagent used, suppress variation in detection, and has good operability. By deploying this to microarrays for various tests including clinical tests, it is possible to achieve tests with microarrays that ensure high reliability and achieve low costs.

1 検体捕獲部
2 溝
3 カバー設置範囲
4 カバーと接触する面
5 溝底部
6 カバー
7 間隙
8 ピンセット挿入部
9 通気用溝
1 Sample capture part 2 Groove
3 Cover installation range 4 Surface in contact with the cover 5 Groove bottom 6 Cover 7 Gap 8 Tweezer insert 9 Ventilation groove

Claims (5)

生物由来物を捕獲する物質を基板表面の所定範囲に点着固定した検体捕獲部を形成し、検体捕獲部に検体となる溶液を接触させ、検出目的とする生物由来物を捕獲してその有無を判定するマイクロアレイの作製に用いるプラスチック製の基板であって、検体捕獲部(1)は平面であり、検体捕獲部(1)の外周全体をとりまく溝(2)を有し、検体捕獲部(1)、溝(2)、及び溝の外周を含む所定位置にカバー設置範囲(3)を有し、カバー設置範囲(3)において、溝(2)の外周でカバーと接触する面(4)の溝底部(5)からの高さをA、検体捕獲部(1)の溝底部(5)からの高さをBとした場合、B<Aであり、カバー設置範囲にカバーを設置した場合に検体捕獲部とカバーとの間に一定の間隙を形成することを特徴とするマイクロアレイ用プラスチック基板。 Forming a specimen capture part in which a substance that captures biological substances is spot-fixed to a predetermined range on the surface of the substrate, contacting the specimen capture part with the sample solution, and capturing the biological substance for detection purposes A specimen substrate (1) having a flat surface, a groove (2) surrounding the entire outer periphery of the specimen capture section (1), and a specimen capture section (1). 1), a groove (2), and a surface (4) having a cover installation range (3) at a predetermined position including the outer periphery of the groove, and contacting the cover on the outer periphery of the groove (2) in the cover installation range (3) When A is the height from the groove bottom (5) and B is the height from the groove bottom (5) of the specimen capturing part (1), B <A, and the cover is installed in the cover installation range. In this case, a fixed gap is formed between the specimen capturing part and the cover. Plastic substrate for Roarei. C=A−Bとした場合、C≦B<Aである請求項1記載のマイクロアレイ用プラスチック基板。 2. The plastic substrate for microarray according to claim 1, wherein C ≦ A <B, wherein C ≦ B <A. Cが10〜200μm、かつB/Cが2〜10である請求項1又は2記載のマイクロアレイ用プラスチック基板。 3. The plastic substrate for microarray according to claim 1, wherein C is 10 to 200 [mu] m and B / C is 2 to 10. カバー設置範囲(3)が、基板表面より一段低くすることにより設置され、カバーがその中に納まる請求項1〜3いずれか記載のマイクロアレイ用プラスチック基板。 The plastic substrate for a microarray according to any one of claims 1 to 3, wherein the cover installation range (3) is set by making it one step lower than the substrate surface, and the cover is placed therein. 請求項1〜4いずれか記載のマイクロアレイ用プラスチック基板の検体捕獲部に、生体由来物又は生体由来物と親和性を有する化合物を固定化していることを特徴とするマイクロアレイ。 5. A microarray, wherein a biological material or a compound having an affinity for a biological material is immobilized on the specimen capturing part of the plastic substrate for microarray according to any one of claims 1 to 4.
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